超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料.有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电.根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型.阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势.     

非对称型超级电容器电极材料研究进展

非对称型超级电容器结合了双电层电容器和法拉第准电容器的优点,具备高能量密度和功率密度、循环寿命长等特性,成为近年来超级电容器领域的研究热点。非对称型超级电容器电极材料包括碳材料/过渡金属氧化物体系、碳材料/导电聚合物体系和金属氧化物/导电聚合物体系,综述了非对称型超级电容器电极材料的类型及研究进展。     

聚吡咯电极材料在超级电容器中的研究进展

聚吡咯是导电稳定性最好的导电聚合物之一。因其制备方式简单、环境友好、导电率高、电容性好及独特的掺杂性,制备聚吡咯复合材料以提高电极材料的稳定性成为超级电容器导电聚合物基电极材料的热点研究方向。综述了近年来聚吡咯电极材料及其与碳基材料、金属氧化物材料等二元、三元复合电极材料应用于超级电容器中的研究进展,介绍了聚吡咯的电荷储存机制、聚合机理、制备方法等,指出了当前超级电容器聚吡咯及其复合电极材料的热点研究领域,并且展望了其发展前景。     

导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展

作为超级电容器的电极材料,导电聚合物具有成本低、容量高、快速充放电和安全性高等优点。聚噻吩是其中一类重要的聚合物。综述了近年来噻吩聚合物及其与无机材料复合的电极材料应用于超级电容器中的研究进展,并指出具有p型和n型掺杂的噻吩聚合物及其复合材料是聚合物超级电容器电极材料的发展方向。     

基于超级电容器的多孔电极材料研究进展

目前,对能源的需求急剧增加,超级电容器作为绿色储能器件备受关注。超级电容器按储能机理可分为双电层电容器及法拉第赝电容器两种。双电层电容器的电极材料主要由炭基材料组成,法拉第赝电容器的电极材料主要由导电聚合物及金属氧化物构成;炭基材料与导电聚合物或金属氧化物等复合产生的协同作用可获得更优异的电化学性能。多孔电极材料由于其大的比表面积、独特的多孔结构、多样化的组成和优异的电子导电性而引起了广泛的关注。总结了具有微观多孔结构的超级电容器材料的制备方法以及结构-性能的关系,对比指出多孔超级电容器电极材料因其更高的比表面积和孔隙率而更有利于获得高性能超级电容器。     

碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起了广泛的关注。通过介绍碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展，评述了碳纳米管、活化碳纳米管、碳纳米管／金属氧化物复合物以及碳纳米管／导电聚合物复合物用做超级电容器电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面积小，比容量偏低。化学活化可以显著提高碳纳米管的比表面积，增大其比电容。将碳纳米管与准电容材料金属氧化物或导电聚合物复合。可以发挥各自的优势，从而得到低成本、高性能的复合电极材料，将是今后发展的一个方向。     

超级电容器电极材料的研究现状与展望

超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值.电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,因而备受关注.主要论述了目前应用于超级电容器的多孔炭材料、金属氧化物及导电聚合物等电极材料的研究进展,探讨了电极材料今后的发展方向和研究重点,并指出大力开发复合电极材料是改善超级电容器性能的有效途径.     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型、高效的储能元件,受到研究人员的广泛关注.主要综述了应用于超级电容器的活性碳、金属氧化物、导电聚合物复合材料等电极材料的研究进展以及现状,并探讨了电极材料的发展方向和研究重点.     

导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的应用及研究进展

超级电容器用导电聚苯胺电极材料具有高比容量、化学稳定性好、价格低廉等优点,目前已成为超级电容器研究的一个新方向.简述了导电聚苯胺的制备与储能机理,从纯聚苯胺电极材料、¨离子掺杂聚苯胺电极材料、C/聚苯胺复合电极材料、聚苯胺混杂型电容器以及聚苯胺全固态超级电容器5个方面详细论述了导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的具体应用,并对聚苯胺今后的发展方向给予了评论.     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是一种具有优异电化学性能的新型储能装置,文章介绍了超级电容器的储能机理和优点,论述了碳基材料、金属氧化物材料及导电聚合物材料的研究进展和作为超级电容器电极材料的要求,对未来的电极材料的研究方向作出了展望。     

溶胶-凝胶技术制备超级电容器金属氧化物电极材料的研究进展

金属氧化物电极材料兼有双电层电容和法拉第准电容,溶胶-凝胶技术制备金属氧化物电极材料可有效地提高比容量且制备的材料纯度高、工艺简单等,使超级电容器性能得到显著的提高,引起了许多研究者的广泛关注。综述了超级电容器的特征、应用范围,并详细地介绍了溶胶-凝胶技术制备金属氧化物电极材料的优点和存在的问题及研究进展情况,为促进新型储能电极材料的研究提供科学参考。     

High Mass-Loading Biomass-Based Porous Carbon Electrodes for Supercapacitors: Review and Perspectives

Biomass-based porous carbon (BPC) with renewability and flexible nano/microstructure tunability has attracted increasing attention as efficient and cheap electrode materials for supercapacitors. To meet commercial needs, high mass-loading electrodes with high areal capacitance are preferred when designing supercapacitors. The increased mass percentage of active materials can effectively improve the energy density of supercapacitors. However, as the thickness of the electrode increases, it will face the following challenges including severely blocked ion transport channels, poor charging dynamics, poor electrode structural stability, and complex preparation processes. A bridge between theoretical research and practical applications of BPC electrodes for supercapacitors needs to be established. In this review, the advances of high mass-loading BPC electrodes for supercapacitors are summarized based on different biomass precursors. The key performance evaluation parameters of the high mass-loading electrodes are analyzed, and the performance influencing factors are systematically discussed, including specific surface area, pore structure, electrical conductivity, and surface functional groups. Subsequently, the promising optimization strategies for high mass-loading electrodes are summarized, including the structure regulation of electrode materials and the optimization of other supercapacitor components. Finally, the major challenges and opportunities of high mass-loading BPC electrodes in the future are discussed and outlined.     

电化学超级电容器电极材料的研究进展

电化学超级电容器以其独特的大容量、大电流快速充放电和高的循环使用寿命等特点,受到世人的青睐,致使许多新型的电化学超级电容器电极材料相继被发现和应用.为进一步促进电化学超级电容器的发展,在综述了近年来出现的各种电化学超级电容器电极材料的基础上,提出按材料种类将其分为四大系列:碳材料系列、过渡金属氧化物系列、有机导电聚合物系列和其他系列.并就其各自的特点和性能进行了分析比较,得出了碳材料系列主要向高比表面积和可控微孔孔径方向发展和过渡金属氧化物系列主要向提高材料本身的利用率方向发展以及导电聚合物系列主要向无机、有机杂化方向发展的结论.     

Conducting Polymer Nanowire Arrays for High Performance Supercapacitors

This Review provides a brief summary of the most recent research developments in the fabrication and application of one‐dimensional ordered conducting polymers nanostructure (especially nanowire arrays) and their composites as electrodes for supercapacitors. By controlling the nucleation and growth process of polymerization, aligned conducting polymer nanowire arrays and their composites with nano‐carbon materials can be prepared by employing in situ chemical polymerization or electrochemical polymerization without a template. This kind of nanostructure (such as polypyrrole and polyaniline nanowire arrays) possesses high capacitance, superior rate capability ascribed to large electrochemical surface, and an optimal ion diffusion path in the ordered nanowire structure, which is proved to be an ideal electrode material for high performance supercapacitors. Furthermore, flexible, micro‐scale, threadlike, and multifunctional supercapacitors are introduced based on conducting polyaniline nanowire arrays and their composites. These prototypes of supercapacitors utilize the high flexibility, good processability, and large capacitance of conducting polymers, which efficiently extend the usage of supercapacitors in various situations, and even for a complicated integration system of different electronic devices.     

Nitrogen Codoped Unique Carbon with 0.4 nm Ultra‐Micropores for Ultrahigh Areal Capacitance Supercapacitors

A full understanding of ion transport in porous carbon electrodes is essential for achieving effective energy storage in their applications as electrochemical supercapacitors. It is generally accepted that pores in the size range below 0.5 nm are inaccessible to electrolyte ions and lower the capacitance of carbon materials. Here, nitrogen‐doped carbon with ultra‐micropores smaller than 0.4 nm with a narrow size distribution, which represents the first example of electrode materials made entirely from ultra‐microporous carbon, is prepared. An in situ electrochemical quartz crystal microbalance technique to study the effects of the ultra‐micropores on charge storage in supercapacitors is used. It is found that ultra‐micropores smaller than 0.4 nm are accessible to small electrolyte ions, and the area capacitance of obtained sample reaches the ultrahigh value of 330 µF cm^?2, significantly higher than that of previously reported carbon‐based materials. The findings provide a better understanding of the correlation between ultra‐micropore structure and capacitance and open new avenues for design and development of carbon materials for the next generation of high energy density supercapacitors.     

柔性聚苯胺电极体积电容的提高:溶液浇铸法以及还原氧化石墨烯的影响

高体积比电容是柔性超级电容器的关键.在本文中,我们设计并制备了一种具有超高体积比电容和良好倍率性能的柔性复合电极.该膜电极以无孔且致密的聚苯胺作为基质,少量的还原氧化石墨烯片作为填料,通过一种新开发的溶液浇铸法制备而成.用于浇铸的溶液是由聚苯胺和氧化石墨烯的混合溶液自组装制备得到.关于还原氧化石墨烯作用的系统研究结果表...     

新型超级电容器电极材料

超级电容器以其高功率、长周期使用寿命、环保等独特性能受到人们的广泛关注。决定超级电容器电荷存储的最关键因素是电极材料的特性。首先简要介绍了电容器的电荷储存机理。其次详细介绍了金属有机骨架材料(MOFs)、共价有机骨架材料(COFs)、二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)、金属氮化物(MN)、黑磷(BP)和有机分子电极材料等有望获得高能量密度和功率密度的新兴电极材料,以及最新制作的对称/非对称超级电容器的能量、电容、功率、循环性能和倍率性等参数。研究表明,COFs有望成为新一代廉价、绿色、可持续、多功能的储能装置的有机电极候选材料,其电化学性能仍有很大的提高空间。重点介绍了MOFs、COFs、MN、BP及近年来新型有机电极材料在超级电容器中的应用。最后,对超级电容器未来的发展和关键技术的挑战进行了展望。     

超级电容器电极用N-掺杂多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料作为双电层电容器的主要电极材料,已成功应用于商业化超级电容器。但作为电极材料,纯碳材料表面疏水、内阻较大、电容较低等缺点使其进一步发展受到制约。近年来,随着超级电容器的迅速发展,氮掺杂多孔碳材料作为其电极材料引起研究人员的广泛关注,并采用不同的制备方法成功合成了一系列结构不同、性能优异的氮掺杂碳材料。基于超级电容器氮掺杂多孔碳电极材料的最新研究进展,首先介绍了氮在碳材料中的基本存在形式及对碳电极材料性能的影响,然后重点评述了氮掺杂碳电极材料的制备,最后总结了超级电容器氮掺杂碳材料的发展趋势。     

Ti3C2TX MXenes材料在超级电容器中的应用研究进展

近年来人们对储能设备的需求加大,超级电容器因其优异的性能而受到研究者青睐。二维过渡MXenes材料是一种类似于石墨烯的二维片层材料,具有独特的结构和丰富的官能团,其中Ti₃C₂T_X MXenes材料因其具有优异的导电性、高比面积和高比电容等优点而被广泛用作超级电容器电极材料。然而,Ti₃C₂T_X材料存在易氧化和自堆叠等问题,作为电极材料需要对其性能进行改性和优化。本文主要介绍了Ti₃C₂TX材料常用的制备方法(如HF刻蚀、氟化盐刻蚀、碱刻蚀、电化学刻蚀等)及Ti₃C₂TX在超级电容器应用过程的性能改性研究现状,包括构建Ti₃C₂T_X多孔结构、进行表面修饰及制备Ti₃C₂T_X复合电极,并展望了Ti₃C₂